DINÂMICA SEDIMENTAR DO TRECHO LITORAL PRAIA DA VIEIRA - PRAIA VELHA Hidrodinâmica e transporte longitudinal de sedimentos

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1 DINÂMICA SEDIMENTAR DO TRECHO LITORAL PRAIA DA VIEIRA - PRAIA VELHA Hidrodinâmica e transporte longitudinal de sedimentos Filipa S. B. F. OLIVEIRA Doutora em Eng. Costeira, LNEC, Av. do Brasil, 11, Lisboa, foliveira@lnec.pt Tiago C. A. OLIVEIRA Engº Civil, LNEC, Av. do Brasil, 11, Lisboa, tcoliveira@lnec.pt Raquel SILVA Engª Física, IH, Rua das Trinas, 49, Lisboa, raquel.silva@hidrografico.pt Sérgio H. C. D. LARANGEIRO Engº do Ambiente, IH, Rua das Trinas, 49, Lisboa, sergio.larangeiro@hidrografico.pt RESUMO Avaliou-se o transporte sedimentar longitudinal no trecho da costa Oeste Portuguesa entre a Praia da Vieira e a Praia Velha. As características morfológicas desta zona costeira e a existência de dados de agitação marítima observados durante um razoável período de tempo são requisitos da metodologia aplicada. Esta consistiu em modelação matemática dos processos físicos costeiros que contribuem para o transporte sedimentar que ocorre fora e dentro da zona de rebentação. Executou-se uma análise detalhada da agitação marítima, principal agente responsável pelo transporte litoral, e avaliou-se a variabilidade do transporte longitudinal em função dos principais factores que determinam os processos físicos que o influenciam. Os resultados obtidos permitiram conhecer a variação do transporte longitudinal ao longo do perfil transversal de praia, o seu valor médio anual, 1.1x1 6 m 3, e quantificar outros parâmetros que caracterizam a zona costeira onde o transporte sedimentar induzido pelas ondas é significativo. Foi também avaliada a variação sazonal do transporte litoral e analisada a distribuição do transporte anual em função de sectores direccionais de incidência da onda e para cada sector direccional, em função de classes de distribuição da altura de onda. Dada a existência de uma barra ao longo do trecho em estudo, que confere características especiais à distribuição transversal do transporte longitudinal, avaliou-se o efeito da variação do nível do mar no transporte longitudinal. Analisou-se o efeito da redução do número de ondas representativas das componentes do regime de agitação no cálculo do transporte longitudinal, através da implementação de diferentes esquematizações do regime. Avaliou-se também a influência de pequenas variações morfológicas, observadas no trecho em estudo, no transporte longitudinal. PALAVRAS-CHAVE Zona costeira, Agitação marítima, Transporte litoral. 1

2 1. INTRODUÇÃO Este estudo teve como objectivo principal avaliar o transporte sedimentar longitudinal no trecho da costa central Oeste Portuguesa entre a Praia da Vieira e a Praia Velha. O conhecimento deste parâmetro, entre outros que permitem caracterizar a dinâmica sedimentar costeira, é fundamental para suportar decisões e intervenções no âmbito da gestão da zona costeira. Dada a dificuldade em confirmar a exactidão do transporte sedimentar litoral, os outros objectivos do estudo consistiram em analisar e testar este parâmetro relativamente à variabilidade, temporal e espacial, de alguns factores determinantes nos processos físicos que o influenciam, como a agitação marítima, o nível do mar e a morfologia da praia. A área de estudo e sua recente evolução são apresentadas na secção seguinte. Na secção 3 faz-se uma descrição da metodologia utilizada para alcançar os objectivos do estudo, baseada no processamento integrado de dados observados (agitação marítima e morfologia) e em modelação matemática. Os resultados da detalhada análise dos registos de agitação marítima, principal agente responsável pelo transporte sedimentar, apresentam-se na secção 4: a distribuição da frequência de ocorrência dos parâmetros que caracterizam a agitação marítima ao largo; a identificação de um padrão de variação sazonal destes parâmetros que caracterizam o estado do mar; e conclusões sobre a distribuição da frequência de ocorrência destes parâmetros, com base na comparação entre os resultados obtidos para séries de dados relativos a diferentes períodos (uma das séries já utilizada noutros estudos), durante os quais o parâmetro direcção foi obtido através de dois processos de medição e a altura de onda processada através de diferentes métodos. Seguidamente, simulou-se a deformação de todas as componentes do regime de agitação, no seu processo de propagação desde o largo até à linha de água, e o transporte sedimentar gerado pelas correntes longitudinais induzidas por estas ondas ao longo do perfil de praia. Na secção 5 apresenta-se: o transporte longitudinal, anual, de Inverno e Verão marítimos, ao longo do perfil de praia, nas direcções Norte e Sul; a discretização do transporte anual por altura e direcção das componentes do regime de agitação ao largo, o que permite identificar ondas, que sendo pouco frequentes, têm uma elevada contribuição para o transporte longitudinal; o efeito da variação do nível do mar na distribuição do transporte ao longo do perfil de praia e no seu valor total; a avaliação do efeito da redução do número de componentes representativas do regime de agitação marítima no cálculo do transporte longitudinal; e a avaliação do efeito de pequenas variações morfológicas, observadas ao longo do trecho em estudo, no transporte longitudinal ao longo do perfil de praia. Na secção 6 sumariam-se as conclusões dos resultados obtidos.. ÁREA DE ESTUDO E SUA RECENTE EVOLUÇÃO A área de estudo (Figura 1), entre a Praia da Vieira (a Sul da foz do Lis) e a Praia Velha (a Norte da embocadura da Ribeira de Moel), é constituída por um trecho de costa uniforme, i.e., um trecho de costa no qual as isolinhas de batimetria são aproximadamente paralelas entre si, devido: à ausência de estruturas marítimas, quer naturais (como afloramentos rochosos), quer artificiais (transversais, como esporões, ou longitudinais, como quebra-mares); e inexistência de descontinuidades introduzidas por embocaduras de rios. Trata-se de uma zona de fundo arenoso ao longo da qual não existem fontes de sedimento locais (como erosão de arribas ou desaguar de ribeiras), nem sumidouros de sedimento (como extracção de areias), actualmente. A linha de água tem orientação aproximada N1 (N-1 -E). Observa-se a existência de uma barra (perfis transversais na Figura 1) contínua ao longo do trecho, com dimensões que variam entre m de altura (da fossa à crista) e entre m de largura. A crista da barra dista entre 5-65 m da linha de água em nível médio do mar (NM),. m acima do Zero Hidrográfico (ZH).

3 7º Congresso da Água Batimetria ZH (m) Outubro/3 P16 P16 Distância (m) Outubro/3 Batimetria ZH (m) P14 P16 P14 P4 P14 Distância (m) Agosto/1995 Batimetria ZH (m) P4 P4 Distância (m) Figura 1. Área de estudo e perfis transversais de praia. No que respeita à acção antrópica recente nesta zona de estudo, destacam-se as seguintes intervenções: a construção, na praia da Vieira, em 1959, de um paredão com cerca de 6 m de comprimento e função de defesa longitudinal, devido aos episódios erosivos resultantes da acção de temporais ocorridos em 1958 e 1959; o reforço deste mesmo paredão, com enrocamento, na década de 7; o encurtamento, em cerca de 8 m, dos molhes da embocadura do rio Lis, em 1978, com o objectivo de reduzirem a sua interferência na deriva litoral; e a proibição de extracção de areias na praia da Vieira, também na mesma ocasião. No que respeita à evolução da linha de água, CUNHA et al. (1997), com base na comparação de levantamentos topográficos da praia executados em 1984 (CABRAL, 1986) e 1997, concluíram que, entre a Figueira da Foz e as Pedras Negras, ocorreu um recuo da linha de água à taxa 1- m.ano-1. Em localizações específicas deste trecho, para um período mais curto, entre 1991 e 1997, com base em fotografias aéreas, CUNHA et al. (1997) encontraram as seguintes taxas de evolução da linha de água: Praia da Vieira (imediatamente a Sul do paredão) recuo à taxa.5-.7 m.ano-1 Praia a 3 km a Sul da Praia da Vieira recuo à taxa m.ano-1 Praia Velha taxa m.ano-1 3 ASSOCIAÇÃO PORTUGUESA DOS RECURSOS HÍDRICOS

4 Pedras Negras taxa m.ano -1 A elevada taxa de recuo observada a 3 km a Sul da Praia da Vieira deve-se a um fenómeno erosivo localizado, resultante do sistema de dinâmica sedimentar que ocorre na zona da embocadura do Lis. No âmbito do presente estudo, fez-se uma análise da evolução da linha de água, para o período entre 1995 e 3, com base em fotografias aéreas de 1995, 1996, e 3. Contudo, constatou-se que a grande quantidade e variabilidade dos factores que influenciam a posição instantânea da linha de água, faz com que não seja possível concluir com rigor suficiente sobre uma taxa de evolução ao longo do trecho em estudo. 3. METODOLOGIA A metodologia utilizada baseia-se no processamento integrado de dois tipos de dados observados (agitação marítima e morfologia do fundo marinho), através de um modelo de perfil, composto por uma parte de hidrodinâmica e uma parte de transporte de sedimentos. Os dados de batimetria foram obtidos com base num levantamento hidrográfico realizado em 198 (identificado na carta nº 44 do fólio F94, Aveiro a Peniche, do Instituto Hidrográfico). A batimetria da face da praia, que está sujeita a maiores variações, foi obtida com um levantamento realizado em Outubro de 3. Os dados de agitação marítima, observados ao largo conforme descrito em detalhe na secção seguinte, foram utilizados como agente forçador da parte de hidrodinâmica do modelo matemático. Cada componente do regime de agitação é propagada em direcção à costa. Os processos de transformação considerados são: refracção, empolamento, rebentação e dispersão direccional do campo de ondas (que afecta a sobrelevação do nível do mar e a corrente litoral). A equação governante da parte de hidrodinâmica, que permite estimar a corrente de deriva litoral, resulta do equilíbrio de forças: 1 S xy 1 V + τ wsenθ + gdi = ρ x ρ C onde x é a direcção normal à linha de costa; ρ é a densidade do mar; S xy é a tensão de radiação; V ED, (1) x x τ w é a tensão tangencial devida ao vento; θ é o ângulo entre a normal à linha de costa e a direcção do vento; g é a aceleração gravítica; D é a profundidade; I é o declive da superfície livre na direcção longitudinal; V é a velocidade média na coluna de água; C é o factor de resistência; e 4a E = cos α, () T onde a é a amplitude da onda; α é o ângulo entre a crista da onda e a linha de costa; e T é o período de onda. 4

5 O transporte de sedimentos é constituído pelas componentes transporte por arrastamento e transporte em suspensão. Fora da zona de rebentação os processos contribuintes para o transporte sedimentar são: a assimetria vertical do movimento orbital das ondas (maior inclinação da face da onda que defronta a praia), o fluxo Lagrangiano (movimento das partículas em trajectórias abertas) e a corrente de circulação junto à camada limite, devida à não uniformidade do escoamento (streaming). Na zona de rebentação os processos contribuintes são, para além dos já mencionados fora desta zona, a corrente de retorno junto ao fundo (undertow) e a deslocação da massa de água gerada pela rebentação junto à superfície (surface roller). 4. AGITAÇÃO MARÍTIMA Considerou-se o regime de agitação marítima ao largo da zona de estudo igual ao regime de agitação marítima ao largo da Figueira da Foz (em frente ao Cabo Mondego), dada a proximidade geográfica (cerca de 37 km) e a existência de um conjunto de registos de ondulação, obtidos por uma estação ondógrafo direccional, instalada e mantida pelo Instituto Hidrográfico, amarrada a aproximadamente 9 m de profundidade abaixo do ZH, ao largo da Figueira da Foz, durante o período O tratamento estatístico da série de dados permitiu concluir sobre diversos aspectos do estado do mar durante o período em análise. Em concordância com trabalhos anteriormente realizados, foram consideradas duas estações sazonais para o regime marítimo anual: Inverno marítimo, de Outubro a Março; e Verão marítimo, de Abril a Setembro. A análise da distribuição da frequência de ocorrência do parâmetro direcção das ondas por sectores direccionais de amplitude 1 (Figura.a) permitiu concluir que as ondas com maior frequência de ocorrência no regime total (baseado na série completa) têm incidência dos sectores [3-31] e [31-3], aproximadamente 17.5 % cada, e que ondas incidentes do quadrante SW representam apenas 5.7% do regime observado. A distribuição da ocorrência da direcção das ondas por estação sazonal mostra que no Inverno marítimo o pico da distribuição ocorre para o sector direccional [3-31] e no Verão marítimo o pico da distribuição ocorre para o sector direccional [3-33], ligeiramente mais rodado a norte do que o pico da distribuição no regime total. Observa-se ainda que para o octante WNW todas as classes direccionais apresentam maior frequência de ocorrência no Inverno do que no Verão, e para o octante NNW se verifica o contrário, todas as classes direccionais apresentam maior frequência de ocorrência no Verão do que no Inverno. A análise da distribuição da frequência de ocorrência da altura significativa (Hs) por classes de amplitude.5 m (Figura.b) permitiu concluir que a classe [1.5-.] é a que apresenta maior frequência de ocorrência, aproximadamente.5%, seguida da classe [1.-1.5] com aproximadamente 19.5%. No Inverno a classe de ondas com maior frequência de ocorrência é a classe [.-.5], com 8.8%, e no Verão são as classes [1.-1.5] e [1.5-.], com aproximadamente 13% cada. As classes de onda com alturas superiores a. m apresentam uma frequência de ocorrência sempre maior no Inverno do que no Verão. A análise da distribuição do período médio (Tm) por classes de amplitude.5 s (Figura.c) permitiu concluir que a classe com maior frequência de ocorrência é [6.-6.5], com 17.8%. Verifica-se que no Inverno marítimo ocorrem mais ondas com períodos longos do que no Verão marítimo. No Inverno marítimo a classe de períodos com maior frequência de ocorrência é a classe [8.-8.5], enquanto para o Verão marítimo a classe com maior frequência de ocorrência é a mesma do regime total, [6.-6.5]. Efectuou-se também uma análise para avaliar a variação dos mesmos parâmetros ao longo do ano, com base nos valores médios mensais obtidos para o conjunto dos anos em estudo. Relativamente à variação da direcção das ondas ao longo do ano não se identifica nenhum período 5

6 com uma direcção predominante contudo, de Março a Outubro, com excepção do mês de Maio, observa-se uma direcção (média) incidente ligeiramente mais rodada a Norte do que durante o resto do ano (Figura 3.a). Analisando a variação de Hs, identifica-se a existência de um período mais energético, de Outubro a Abril, ao qual correspondem ondas com Hs (médio) superiores a. m (Figura 3.b). Observando a variação anual de Tm (médio), verifica-se que ao período mais energético corresponde o período de ondas mais longas (Figura 3.c). a) Inverno Marítimo 18 b) Verão Marítimo 16 Total 5 Inverno Marítimo Verão Marítimo Total 14 Ocorrência (%) Ocorrência (%) Sectores direccionais (º) Classes de Hs (m) c) Inverno Marítimo Verão Marítimo Total Ocorrência (%) Classes de Tm (s) Figura. Frequência de ocorrência dos parâmetros de agitação marítima ao largo da Figueira da Foz (regime 9-96): a) Direcção; b) Hs ; e c) Tm a) b) Hs (média) Hs (máx) Hs (min) Grau 15 1 Metro Direcção (média) Direcção (máx) Direcção (min) 1 Jan Fev Mar Abril Mai Jun Jul Agost Set Out Nov Dez Jan Fev Mar Abril Mai Jun Jul Agost Set Out Nov Dez Mês Mês c) Tm (médio) Tm (máx) Tm (min) 1 Segundo Jan Fev Mar Abril Mai Jun Jul Agost Set Out Nov Dez Figura 3. Distribuição mensal dos parâmetros de agitação marítima ao largo da Figueira da Foz (regime 9-96): a) Direcção; b) Hs ; e c) Tm. Mês 6

7 A análise da ocorrência das classes de Hs por sector direccional mostra que a função de distribuição de Hs é semelhante entre os sectores do quadrante NW mas não entre os sectores do quadrante SW (Figuras 4.a e 4.b, para o Inverno e Verão marítimos, respectivamente). Observa-se ainda que as ondas com altura mais elevada ocorrem sempre, no Inverno e no Verão marítimos, do quadrante NW. Da análise da ocorrência das classes de Tm por sector direccional conclui-se que a função de distribuição de Tm é mais variável com o sector de incidência (Figuras 4.c e 4.d, para o Inverno e Verão marítimos, respectivamente) do que a função de distribuição de Hs. No Inverno marítimo observa-se maior ocorrência das ondas mais curtas no quadrante SW e no octante NNW do que no octante WNW, o que leva a concluir que durante esta estação marítima as ondas vindas destes dois primeiros sectores têm maior declividade. No Verão marítimo esta característica observa-se apenas para ondas incidentes do octante NNW. a) b) c) d) Figura 4. Frequência de ocorrência de Hs e Tm por sector direccional ao largo da Figueira da Foz (regime 9-96): a) e c) Inverno marítimo; b) e d) Verão marítimo. 7

8 Tendo sido já efectuados outros estudos de engenharia costeira para o trecho Figueira da Foz - Buarcos (OLIVEIRA et al., e LARANGEIRO et al., 3), nos quais se adoptou um regime de agitação marítima ao largo estabelecido com base numa série de dados de agitação marítima diferente, achou-se conveniente fazer uma análise comparativa entre os dois regimes. A série utilizada nos estudos acima mencionados baseou-se num conjunto de dados relativos ao período , cerca de mais 6 anos do que o período correspondente ao regime considerado neste estudo. Salienta-se que de 199 a 1996 os dados são os mesmos, e que de 1984 a 199 os dados foram obtidos com uma bóia ondógrafo não direccional. Por esta razão, durante o período , os dados de direcção de onda foram recolhidos visualmente, com o rigor possível deste processo de medição. Destaca-se ainda que as séries observadas foram processadas por métodos diferentes nos períodos e Para além disso, assinala-se que desde Abril de 1984 até ao início de 1986, tal como desde Julho de 199 em diante, a bóia esteve fundeada a cerca de 9 m de profundidade abaixo do ZH. Contudo, desde início de 1986 até Março de 199 a bóia esteve a 83 m de profundidade abaixo do ZH. Da comparação dos dois regimes salientam-se as seguintes diferenças no que respeita à distribuição do parâmetro direcção: para o octante NNW observa-se maior frequência de ocorrência no regime 9-96 do que no regime 84-96, enquanto para o octante WNW a frequência de ocorrência é maior no regime de do que no regime 9-96, sendo o sector direccional [8-9] aquele onde se registou maior ocorrência (Figura 5.a). No que respeita à distribuição das alturas de onda, observa-se que: o regime 9-96 tem menor ocorrência de ondas com Hs inferior a. m do que o regime 84-96; a classe [.-.5] apresenta a mesma ocorrência para os dois regimes; e que ondas com Hs entre.5 e 5. m apresentam maior ocorrência no regime 9-96 (Figura 5.b). a) Regime Regime Ocorrência (%) Sectores direccionais (º) b) Regime Regime 9-96 Ocorrência (%) Classes de Hs (m) Figura 5. Frequência de ocorrência dos parâmetros a) Direcção e b) Hs, do regime de agitação ao largo da Figueira da Foz, com base em séries de dados diferentes No caso da altura de onda, as diferenças observadas poderão ser devidas a: aplicação de diferentes métodos de processamento da série, nos períodos 84-9 (análise no domínio do tempo) e 9-96 (análise no domínio da frequência); lacunas de dados durante o período 84-9, já que no período 9-96 os dados são os mesmos; e variações inter anuais ocorridas, uma vez que a variação 8

9 da posição da bóia entre 1986 e 199, às profundidades em que ocorreu, não justifica as variações observadas. No caso da direcção de onda, as diferenças observadas poderão ser devidas a: falta de precisão com que os dados foram medidos desde 1984 a 199; e variações inter anuais ocorridas. Salienta-se no entanto, que a primeira das causas apontadas é muito provavelmente a principal responsável. 5. TRANSPORTE LONGITUDINAL 5.1 Transporte sedimentar ao longo do perfil activo Simulou-se a propagação das componentes do regime de agitação do largo para a costa, estimaram-se as correntes longitudinais por elas geradas e finalmente o transporte sedimentar no perfil de praia P14, que corresponde ao perfil com declive médio na zona da fossa à face da praia, neste trecho. Admitiu-se o nível médio do mar constante ao longo do ano. A distribuição do transporte longitudinal (anual, de Inverno e de Verão marítimos), para Norte e para Sul, ao longo do perfil activo da praia apresenta-se na Figura 6. O transporte longitudinal anual dirigido para Norte é apenas cerca de 1.3% do transporte total (1111x1 3 m 3.ano -1 ). Esta predominância de transporte para Sul ocorre no Inverno e no Verão marítimos com o mesmo valor percentual relativamente ao total observado em cada estação marítima. O transporte que ocorre sobre a barra, 1.6% do transporte anual, dirige-se para Sul, e é devido às correntes longitudinais induzidas pelas ondas de altura mais elevada, vindas de NW, que ocorrem no Inverno marítimo, e rebentam mais afastadas da linha de água, quando encontram menores profundidades devidas à presença da barra. O valor máximo do transporte ao longo do perfil ocorre a aproximadamente. m ZH. O transporte que ocorre durante o Inverno marítimo é aproximadamente 74% do transporte anual. Na Tabela 1 encontram-se os parâmetros de caracterização do transporte longitudinal para os regimes total, de Inverno e Verão. Durante o Inverno a extensão da zona de rebentação aumenta devido à ocorrência de alturas de onda mais elevadas, razão pela qual o comprimento activo do perfil de praia é cerca de 5% maior do que no Verão e a profundidade de fecho vai até aproximadamente 9. m abaixo do ZH, mais 3.4 m do que no Verão. Total Norte (m 3.ano -1 ) Total Sul (m 3.ano -1 ) Inverno Norte (m 3.ano -1 ) Inverno Sul (m 3.ano -1 ) Verão Norte (m 3.ano -1 ) Verão Sul (m 3.ano -1 ) Batimetria ZH (m) NM Distância (m) Figura 6. Transporte longitudinal anual, de Inverno e Verão marítimos, ao longo do perfil transversal P14. 9

10 Tabela 1. Parâmetros de caracterização do transporte longitudinal anual e sazonal. Regime Profundidade Comprimento do Transporte longitudinal (x1 3 m 3.ano -1 ) de fecho* (m) perfil activo (m) na direcção Sul na direcção Norte Total Inverno Verão * Relativamente ao ZH. 5. Discretização do transporte anual em função das componentes do regime ao largo Admitindo que as alturas de onda seguem uma distribuição de Rayleigh, assumiu-se como válida a relação entre os parâmetros Hs e Hrms (GODA, 1985) H = (3) s H rms Na Tabela apresentam-se os resultados do cálculo da contribuição das componentes do regime de agitação marítima ao largo para o transporte longitudinal anual que ocorre no perfil activo. A classe de Hrms que tem maior contribuição no transporte longitudinal é a classe [1.5-.], com aproximadamente 8% do transporte total. O sector direccional [3-33], que faz um ângulo de incidência entre 3 e 4 com a normal à linha de costa, é aquele que mais contribui para o transporte, com cerca de 5%. Tabela. Transporte longitudinal anual (discretização por altura, Hrms, e direcção do regime ao largo). Hrms(m) Direcção( ) >4.5 TOTAL(%) TOTAL(%) Analisando em conjunto a frequência de ocorrência e a contribuição para o transporte total das componentes do regime de agitação ao largo por classes de Hrms, observa-se que a variação destes dois parâmetros tem um andamento diferente (Figura 7.a), o que significa que não são as ondas com maior frequência de ocorrência que dão maior contribuição para o transporte longitudinal. As ondas com Hrms inferior a 1.5 m têm uma contribuição para o transporte bastante pequena quando comparada com a grandeza da sua frequência de ocorrência. No entanto, ondas com Hrms superior a.5 m dão uma contribuição para o transporte total, 41.%, que é bastante mais elevada do que a sua frequência de ocorrência, 13.3%. Fazendo uma análise análoga para a frequência de ocorrência e a contribuição para o transporte total das componentes do regime de agitação ao largo por sectores direccionais, observa-se que existem cinco sectores, de N8 a N33, com diferenças significativas entre estes 1

11 dois parâmetros (Figura 7.b). Isto acontece devido à acção combinada de dois factores: obliquidade da onda relativamente à normal à linha de costa e serem estes os sectores para os quais se observam alturas Hs mais elevadas (Figuras 4.a e 4.b). a) b) Ocorrência Contribuição para o transporte total 3 5 Ocorrência Contribuição para o transporte total % 15 % Classes de Hrms (m) > Sectores direccionais (º) Figura 7. Comparação entre a frequência de ocorrência e a contribuição para o transporte das componentes do regime de agitação. 5.3 Efeito da maré na avaliação do transporte longitudinal O efeito da maré foi simulado recorrendo à variação do nível do mar desde.5 m acima do ZH, na situação de baixa-mar, até 3.5 m acima do ZH, na situação de preia-mar, passando pelo nível médio,. m acima do ZH como já referido. No que respeita à estimativa da grandeza do transporte longitudinal anual concluiu-se que a variação do nível do mar não introduz alterações significativas (Tabela 3). Contudo, a distribuição do transporte anual ao longo do perfil transversal faz-se de forma diferente (Figura 8). A variação do nível do mar faz com que se verifique: um aumento do transporte sobre a barra, devido ao aumento da dissipação de energia que sobre ela ocorre em situação de baixa-mar; e uma diminuição do valor máximo da curva do transporte com simultâneo aparecimento de um patamar próximo da costa, devido ao avanço da zona de rebentação em direcção à costa que ocorre em situação de preia-mar. Ccm maré - Norte (m 3.ano -1 ) Com maré Sul (m 3.ano -1 ) Nível médio Norte (m 3.ano -1 ) Nível médio Sul (m 3.ano -1 ) Batimetria ZH (m) NM Distância (m) Figura 8. Transporte longitudinal anual, com e sem efeito da maré, ao longo do perfil transversal P14. 11

12 Como consequência da deslocação da zona de rebentação com a variação do nível do mar o comprimento do perfil activo e a profundidade de fecho são superiores aos observados quando simulado o transporte em situação de nível do mar constante, nível médio (Tabela 3). Tabela 3. Parâmetros de caracterização do transporte longitudinal anual com e sem efeito de maré. Nível do mar Profundidade Comprimento do Transporte longitudinal (x1 3 m 3.ano -1 ) de fecho* (m) perfil activo (m) na direcção Sul na direcção Norte Nível médio Com efeito da maré * Relativamente ao ZH. 5.4 Efeito da esquematização do regime de agitação na avaliação do transporte longitudinal Com vista a avaliar o efeito que a redução do número de componentes do regime de agitação tem na avaliação do transporte longitudinal realizaram-se diversas simulações matemáticas considerando diferentes esquematizações do regime de agitação ao largo. Utilizaram-se sete esquematizações: i) a mais completa, com 576 ondas, cada uma associada à correspondente frequência de ocorrência. Nesta esquematização, os parâmetros foram calculados com base na média ponderada para cada uma das 54 classes: 18 classes direccionais, cada uma com amplitude 1 ; classes de altura de onda, Hs, com amplitude.5 m; e 16 classes de período, Tm, com amplitude 1. s; ii) a das 8 ondas, cada uma associada à correspondente frequência de ocorrência. Nesta esquematização, os parâmetros foram calculados com base na média ponderada para cada uma das 13 classes: 4 classes direccionais, cada uma com amplitude 45 ([1-46], [46-91], [91-336] e [336-1]); 5 classes de altura de onda, Hs (<1.5, [1.5 3.], [3.-4.5], [4.5-6.] e >6.); e 4 classes de período, Tm (<5, [5-1], [1-15] e >15); iii) a das 48 ondas, cada uma associada à correspondente frequência de ocorrência. Nesta esquematização, os parâmetros foram calculados com base na média ponderada para cada uma das 11 classes: 4 classes direccionais, cada uma com amplitude 45 ([1-46], [46-91], [91-336] e [336-1]); 3 classes de altura de onda, Hs (<3., [3.-6.] e >6.); e 4 classes de período, Tm (<5, [5-1], [1-15] e >15); iv) a das 4 ondas, cada uma associada à correspondente frequência de ocorrência. Nesta esquematização, os parâmetros foram calculados com base na média ponderada para cada uma das 11 classes: classes direccionais, cada uma com amplitude 9 ([1-91] e [91-1]); 5 classes de altura de onda, Hs (<1.5, [1.5 3.], [3.-4.5], [4.5-6.] e >6.); e 4 classes de período, Tm (<5, [5-1], [1-15] e >15); v) a das médias mensais, que contém a média dos parâmetros altura, direcção e período para cada um dos doze meses (Figura 3); vi) a das médias ponderadas dos dois regimes, Inverno marítimo (Hrms=1.769 m; Direcção=35.79 ; Tm=7.76 s) e Verão marítimo (Hrms=1.78 m; Direcção=311.3 ; Tm=6.9 s); vii) e a da média anual, que considera a onda com altura, direcção e período iguais à média ponderada dos registos observados (Hrms=1.588 m; Direcção=37.8 ; Tm=7. s). A esquematização do regime de agitação marítima é frequentemente realizada no âmbito de estudos de avaliação do transporte longitudinal. O objectivo é reduzir o número de componentes do regime observado, criando um regime de agitação representativo capaz de gerar um transporte longitudinal equivalente, e assim diminuir o tempo de cálculo, que para algumas metodologias é um factor de limitação de eficiência. Os resultados obtidos (Tabela 4) mostram que a utilização de, pelo 1

13 menos, dois sectores direccionais de cada lado do perfil transversal (esquematização ii)) é essencial. O erro cometido neste caso é.6%. Quando se utiliza apenas um sector direccional de cada lado do perfil transversal (esquematização iv)) o erro cometido é 16.5%. A redução do número de alturas de onda representativas do regime de agitação ao largo para 5 (esquematização ii)) e 3 (esquematização iii)) gera um erro de.6% e 1.6%, respectivamente. Isto verifica-se porque na esquematização ii) a redução do transporte longitudinal devida à redução do número de alturas de onda é superada pelo aumento devido à redução do número de direcções. Os resultados evidenciam que o requisito de representatividade do parâmetro direcção exige um maior número de classes do que o requisito de representatividade do parâmetro altura de onda. Dado que a variação mensal do parâmetro direcção média é muito pequena ao longo do ano (Figura 3) a esquematização v) não é alternativa à série completa. Finalmente as opções de esquematização vi) e vii) também não representam suficientemente o regime de agitação de forma a serem utilizadas no cálculo do transporte longitudinal. Tabela 4. Parâmetros de caracterização do transporte longitudinal para diferentes tipos de esquematização do regime de agitação. Esquematização do Profundidade Comprimento do Transporte longitudinal (x1 3 m 3.ano -1 ) regime ao largo de fecho* (m) perfil activo (m) na direcção Sul na direcção Norte i) ii) iii) iv) v) vi) vii) * Relativamente ao ZH. 5.5 Verificação da variabilidade do transporte longitudinal no trecho de estudo Conforme já mencionado, um dos principais motivos para a escolha desta área de estudo foi a uniformidade da sua morfologia na direcção longitudinal. Contudo, observa-se que ao longo do trecho as dimensões da barra variam assim como o declive médio na zona da fossa à face da praia. Por este motivo, e com o objectivo de conhecer o efeito desta variabilidade no transporte longitudinal, foram feitas simulações para mais dois perfis de praia, P4 e P16 (Figura 1), cujos declives médios, desde a fossa até à face da praia, correspondem ao máximo,.9%, e mínimo, 1.98%, da zona de estudo. O transporte longitudinal anual mínimo ocorre em P16 (18.6x1 3 m 3.ano -1 ) pelo facto deste perfil possuir um declive médio, na zona da fossa até à face da praia, mais suave do que os outros dois (Tabela 5). A ocorrência de maior transporte longitudinal em P14 (1111x1 3 m 3.ano -1 ) do que em P4 (18.6x1 3 m 3.ano -1 ) deve-se ao facto de P4 possuir um declive não uniforme na zona da fossa até à face da praia. Contudo, estas variações da morfologia não geram diferenças significativas no transporte anual para os três perfis, o que valida a hipótese assumida na metodologia. Tabela 5. Transporte longitudinal anual nos perfil P4, P14 e P16. Perfil Profundidade Comprimento do Transporte longitudinal (x1 3 m 3.ano -1 ) de fecho* (m) perfil activo (m) na direcção Sul na direcção Norte P P P *Relativamente ao ZH. 13

14 6. CONCLUSÕES Executou-se uma análise estatística da agitação marítima, agente responsável pelo transporte sedimentar longitudinal, que permitiu conhecer diversos aspectos sobre o estado do mar, tais como: a distribuição da frequência de ocorrência dos parâmetros direcção, altura e período de onda; e o padrão de variação sazonal dos parâmetros anteriores. Concluiu-se que a maioria das ondas, 94.3%, têm incidência do quadrante NW e que durante o Inverno marítimo há uma incidência predominante do octante WNW, ao contrário do Verão marítimo quando se verifica uma incidência predominante do octante NNW. Relativamente à altura significativa, concluiu-se que as ondas mais frequentes têm Hs entre 1. e. m, e que valores de Hs superiores a. m são bastante mais ocorrentes no Inverno do que no Verão. Quanto ao período médio, Tm, concluiu-se que as ondas mais frequentes têm período entre 6. a 6.5 s, contudo, durante o Inverno marítimo as ondas são em geral mais longas e os valores de Tm mais ocorrentes são superiores, entre 8. a 8.5 s. A variação mensal dos parâmetros Hs e Tm, concorda com os períodos correspondentes ao Inverno e Verão marítimos estabelecidos noutros estudos. Durante o Inverno marítimo os valores de Hs e Tm são superiores aos observados durante o Verão marítimo. A distribuição da frequência de ocorrência de Hs e Tm por sectores direccionais é bastante semelhante entre os sectores do quadrante NW para o caso de Hs, e bastante variável entre todos os sectores para o caso de Tm. No Inverno marítimo observa-se maior ocorrência das ondas mais curtas no quadrante SW e no octante NNW do que no octante WNW, o que faz com que ondas vindas destes dois sectores tenham maior declividade. No Verão marítimo esta característica observa-se apenas para ondas incidentes do octante NNW. O transporte longitudinal anual estimou-se em 1111x1 3 m 3. Apenas 1.3% deste volume se dirige para Norte. No Inverno marítimo ocorre aproximadamente 74% do transporte anual e cerca de 1.6% ocorre sobre a barra. É devido a este facto que a profundidade de fecho aumenta cerca de 3.4 m, para 9. m abaixo do ZH, e o comprimento activo do perfil de praia aumenta cerca de 18 m, para 9 m, do Verão para o Inverno marítimos. A discretização do transporte anual em função das componentes do regime de agitação ao largo permitiu concluir que ondas com Hrms superiores a.5 m dão uma contribuição para o transporte total, aproximadamente 41%, bastante mais elevada do que a sua frequência de ocorrência, aproximadamente 13%. Dada a presença da barra na zona de estudo, analisou-se o efeito da variação do nível do mar, consequente da maré astronómica, no transporte longitudinal. Concluiu-se que, no trecho em estudo, a distribuição do transporte longitudinal ao longo do perfil transversal de praia depende do nível do mar. Contudo, estas diferenças não afectam o valor do transporte longitudinal total no perfil. Aplicaram-se diversas esquematizações ao regime de agitação ao largo com vista a conhecer o efeito da redução do número de ondas representativas das componentes do regime no transporte longitudinal. Constatou-se que a esquematização deste regime exige um maior número de classes para o parâmetro direcção do que para o parâmetro altura de onda. Concluiu-se que as pequenas variações morfológicas observadas, ao longo da barra e entre a fossa e a face da praia, não geram variabilidade significativa no transporte longitudinal na zona de estudo. BIBLIOGRAFIA CABRAL, M.C.S. - Contribuição para o estudo dos sedimentos das praias entre Pedrogão e Peniche. Dissertação apresentada em Provas de Aptidão Pedagógica e Capacidade Científica, Dep. de Geologia da Fac. Ciências da Univ. Lisboa (policopiado),

15 CUNHA, P.P.; SILVA, A.F.; ANDRÉ, J.N.; CABRAL, M.C. - Considerações sobre a evolução actual do litoral entre a Figueira da Foz e a Nazaré. Colectânea de Ideias sobre a Zona Costeira de Portugal. Associação EUROCOAST-Portugal, 1997, pp GODA, Y. - Random seas and design of maritime structures. University of Tokyo press, LARANGEIRO, S.H.C.D., OLIVEIRA, F.S.B.F. and FREIRE, P.M.S. - Longshore sediment transport along a sandy coast with hard rock outcrops. Shore and Beach, Vol.71, No., 3, pp. -4. OLIVEIRA, F.S.B.F., FREIRE, P.M.S. and LARANGEIRO, S.H.C.D. - Characterisation of the dynamics of Figueira da Foz beach, Portugal. Journal of Coastal Research, No.36,, pp